2种前处理方法对多孔淀粉吸油率的影响

张洪微 崔素萍 唐彦君 曲 颖

2种前处理方法对多孔淀粉吸油率的影响

张洪微 崔素萍 唐彦君 曲 颖

（黑龙江八一农垦大学食品学院，大庆 163319）

为了制备高吸油率的马铃薯多孔淀粉，分别采用超声波和加热预处理辅助酶法处理马铃薯淀粉，研究超声波条件与加热预处理条件对多孔淀粉吸油率的影响。研究结果表明：超声波法最佳条件为超声时间30 min、超声功率600 W、酶解温度55℃、pH 6.5、酶用量1.5%，所得多孔淀粉的吸油率为71.34%；加热预处理最佳反应条件为淀粉乳质量浓度30 g／100 mL，加热温度50℃，加热时间为15 min，过筛细度80目，酶解条件同超声波法，制备的多孔淀粉吸油率为69.05%。因此，两种前处理方法都可用于制备多孔淀粉，但超声波辅助酶法优于加热预处理辅助酶法。

超声波法 加热预处理法 多孔淀粉 吸油率

多孔淀粉与天然淀粉相比，具有较大的比表面积，较低的颗粒密度及良好的吸水、吸油、分散等优良性能，可用于食品色素、香料、调味料、维生素、酶制剂、糖果、油脂、粉末食品等产品中，应用价值很高［1－4］。

多孔淀粉的制备方法有物理法、化学法及生物酶法3种，物理法难以实现工业化生产，化学法生产的多孔淀粉成孔效果不好，因此生物酶法是目前制备多孔淀粉的主要方法。有研究表明［5－6］，葡萄糖酶、α－淀粉酶、普鲁兰酶、糖化酶等可用于多孔淀粉的制备，且葡萄糖酶与α－淀粉酶组合使用效果较好，制备的多孔淀粉吸水率和吸油率都较高。而不同来源的淀粉对酶的敏感性也不同，Fannon等［7］研究发现，玉米、高粱、小麦、黑麦及大麦等淀粉粒表面自然存在小孔，因此有利于酶的作用，使孔径和孔深增加，并提高孔的数量；而稻米、燕麦、马铃薯和木薯等淀粉表面没有发现小孔，酶作用后成孔数量少，孔径小，尤其是马铃薯淀粉表面只形成杂乱的纹路，这个现象说明，淀粉粒表面的孔洞可能是酶最初的作用位点，其允许酶分子进入淀粉粒内部发挥作用，所以对于马铃薯淀粉制备多孔淀粉时，在酶解前的处理是非常关键的步骤。由于马铃薯淀粉与玉米、小麦等淀粉相比，淀粉颗粒较大，有更高的表面积，因此能够形成更多孔径，更适宜生产多孔淀粉。

在适宜的超声波强度与频率下，淀粉粒表面会形成不同程度的蜂窝状凹陷或小孔，随着超声波作用时间的增加，淀粉颗粒表面的凹陷和小孔的数量都会增加，因此超声波的前处理也可以提高酶作用的效率［8］。淀粉乳在加热的条件下淀粉粒逐渐吸水膨胀，开始糊化，淀粉粒间的氢键慢慢打开，结晶结构被破坏，这样使酶液更易于进入淀粉颗粒内部反应，加快酶反应效率，进而增大淀粉的孔径和孔深［9－10］。本试验分别采用超声波和加热预处理2种方法辅助酶法制备马铃薯多孔淀粉，确定了2种前处理方法的最优工艺参数，对比了2种前处理方法对多孔淀粉的吸油率的影响，为工业生产马铃薯多孔淀粉提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

α－淀粉酶、糖化酶：北京奥博星生物技术责任有限公司；马铃薯淀粉：黑龙江省如意淀粉食品有限公司；九三色拉油：大连九三油脂厂。

1.2 仪器与设备

PHS－3C型精密pH计：上海雷磁仪器厂；TD5A型离心机：长沙英泰仪器有限公司；DGG－9140型电热恒温鼓风干燥箱：上海森信实验仪器有限公司；水浴恒温振荡器：金坛市顺华仪器有限公司；SHZ－D（III）型循环水真空泵装置：上海予正仪器设备有限公司；722S型分光光度计：上海光学仪器厂；JY92－2D型超声波细胞破碎机：东莞市精工仪器厂。

1.3 试验方法

1.3.1 多孔淀粉制备的工艺流程

淀粉→调浆→前处理（超声波作用或加热预处理）→α－淀粉酶酶解→灭酶活→离心→烘干→粉碎→过筛→成品

1.3.2 超声波辅助酶法制备多孔淀粉

精确称取20 g马铃薯淀粉（干基），置于250 mL碘量瓶中，加入40 mL相应的缓冲液调浆，进行超声波处理，再离心烘干后溶于磷酸氢二钠－柠檬酸缓冲液中，调节pH值，加入α－淀粉酶，恒温水浴反应8 h后，用4%的NaOH溶液终止反应。反应停止后将悬浮液在3 000 r／min的情况下离心15 min，并把剩余淀粉用蒸馏水洗涤并离心，如此重复3次后，将所得淀粉置于恒温鼓风干燥箱中于40℃干燥至恒重，粉碎过100目筛，得马铃薯多孔淀粉。

1.3.3 加热预处理辅助酶法制备多孔淀粉

精确称取20 g马铃薯淀粉（干基），置于250 mL碘量瓶中，加入一定量的蒸馏水调配成适宜浓度的淀粉乳，在不同温度下恒温水浴反应一定时间后停止加热搅拌，淀粉乳在3 500 r／min离心10 min，沉淀经常压干燥后粉碎，过筛，得加热预处理淀粉。再取预处理淀粉10 g，加入20 mL磷酸氢二钠－柠檬酸缓冲液，再加入一定量的α－淀粉酶，恒温水浴反应（酶反应条件同超声波法）8 h后终止反应。将悬浮液在3 000 r／min的情况下离心15 min，沉淀反复用蒸馏水洗涤离心后，将所得淀粉干燥至恒重，粉碎过筛，得马铃薯多孔淀粉。

1.3.4 检测方法

1.3.4.1 多孔淀粉吸油率的测定

即多孔淀粉所吸收的色拉油占多孔淀粉的质量比。精确称取烘干淀粉样品5.00 g，室温下与色拉油混合搅拌30 min后，用布氏漏斗抽滤，直至没有液滴滴下。按以下公式计算吸油率：

式中：m1为吸油质量／g；m2为多孔淀粉质量／g。

1.3.4.2 糊化度的测定

测定糊化后的淀粉，使用酶水解法：样品经酶水解产生葡萄糖的量与样品完全糊化后酶水解产生的葡萄糖量之比即为糊化度。

操作方法：称取糊化淀粉样品各1.000 g，分别放入2个100 mL的锥形瓶（V1、V2），另取1个锥形瓶（V0）做空白。3个锥形瓶中各加入50 mL蒸馏水，摇匀。将V1锥形瓶在电炉上用小火微沸20 min使其完全糊化（注意不能烧干），时时摇动。然后冷却至室温，将3个锥形瓶中各加入糖化酶3 mL，摇匀后放入50℃恒温水浴中保温1 h，并不断搅拌。到时取出立即加入1 mol／L盐酸各2 mL终止反应。然后分别定容至100 mL，过滤备用。

分别取滤液10 mL于3个250 mL的碘量瓶中，准确加入10 mL 0.05 mol／L 碘液和18 mL 0.1 mol／L氢氧化钠溶液，密封置于暗处15 min之后各加入2 mL 10%硫酸，用0.05 mol／L硫代硫酸钠溶液滴定至无色，记录各用去硫代硫酸钠的体积（mL）。

式中：V0为滴定空白消耗硫代硫酸钠的体积／mL；V1为滴定完全糊化样品消耗硫代硫酸钠的体积／mL；V2为滴定样品消耗硫代硫酸钠的体积／mL。

2 结果与讨论

2.1 超声波法对多孔淀粉吸油率的影响

试验分别考察了超声波作用时间、超声波功率、酶解温度、酶用量及反应pH对多孔淀粉吸油率的影响，单因素试验结果表明各因素均对吸油率有影响，因此设计正交试验，正交试验因素水平设计及正交试验结果分别见表1～表2。

表1 超声波法正交试验因素水平表

表2 超声波法正交试验结果L16（45）

根据正交试验结果进行极差分析可知，五因素对多孔淀粉吸油率的影响力依次为酶用量＞温度＞超声时间＞超声功率＞pH。酶水解的最佳工艺条件为A3B3C4D4E2即超声时间30 min、超声功率600 W、酶解温度55℃、pH 6.5和酶用量1.5%。在此条件下进行验证试验，制得的多孔淀粉吸油率为71.34%。

2.2 加热预处理对多孔淀粉吸油率的影响

2.2.1 单因素试验的结果与分析

试验考察了淀粉乳浓度、加热温度、加热时间、过筛细度等4个因素对糊化度及多孔淀粉吸油率的影响，加热预处理后，酶解条件同超声波辅助酶法中的酶解条件，即酶解温度55℃、pH 6.5和酶用量1.5%。按表3所示，分别进行加热预处理的单因素试验，各因素的试验数据经方差分析结果见图1。

表3 单因素试验因素水平设计表

图1 单因素对糊化度与吸油率的影响

由图1可知，加热预处理的4个因素对糊化度及多孔淀粉的吸油率都有明显的影响，淀粉乳浓度越高糊化度越低，而加热温度越高、加热时间越长、淀粉过筛细度越高糊化度就越高，这一规律符合淀粉糊化性质。制备成多孔淀粉后，其吸油率也受到加热条件的影响。在4个因素的不同水平范围内，多孔淀粉的吸油率具有先升高后下降的趋势，这也说明糊化度对多孔淀粉的吸油率是有一定影响的。4个因素中，吸油率的最高点都出现在糊化度为45%左右范围内，这说明适宜的糊化度可以提高多孔淀粉的吸油率，而过高的糊化度对吸油率有明显的不利影响，这主要是因为过度的糊化会导致淀粉粒崩溃，进而影响多孔淀粉的生成。

2.2.2 加热预处理正交试验结果与分析

根据单因素试验结果，设计正交试验，因为淀粉乳浓度、加热温度、加热时间、过筛细度均是影响多孔淀粉吸油率的主要因素，所以采用L9（34）做四因素三水平正交试验，正交试验设计表见表4，试验结果见表5。

表4 正交试验因素水平表

表5 正交试验结果表L9（34）

采用极差分析法，对各因素的k值及R值的大小进行分析可知，影响多孔淀粉吸油率的主次因素为C＞D＞A＞B，最优组合为A2B1C2D2。按此条件进行验证试验，测得制备的多孔淀粉吸油率为69.05%，试验结果优于正交试验组。因此加热预处理法辅助酶法制备多孔淀粉的最佳工艺条件为：淀粉乳质量浓度30 g／100 mL，加热温度50℃，加热时间为15 min，过筛细度80目。

3 结论

超声波辅助法最佳工艺条件为超声时间30 min、超声功率600 W、酶解温度55℃、pH 6.5和酶用量1.5%。在此条件下进行验证试验，吸油率为71.34%。加热预处理法辅助酶法制备多孔淀粉的最佳工艺条件为：淀粉乳质量浓度30 g／100 mL，加热温度50℃，加热时间为15 min，过筛细度80目，制备的多孔淀粉吸油率为69.05%。

加热预处理辅助酶法与超声波辅助酶法制备多孔淀粉的吸油率都高于酶法制备多孔淀粉的吸油率，说明2种前处理方法都可有效提高多孔淀粉的吸油率，且超声波法对多孔淀粉吸油率的提高要优于加热预处理法。

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Influences of Pretreatment Methods on the Oil Adsorption Rate of the Porous Starch

Zhang Hongwei Cui Suping Tang Yanjun Qu Ying
（College of Food Science，Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing 163319）

In order to prepare porous potato starch with high oil adsorption rate，two pretreatment methods of ultrasonic and heating which assisted enzymic method were adopted to process the potato starch，and the effects of ultrasonic conditions and heating conditions on the oil adsorption rate of the porous starch were researched.Results of the present studies saggested that the best ultrasonic conditions were as follows：ultrasonic time：30 min，ultrasonic power：600 W，enzyme solution temperature：55 ℃，pH：6.5，enzyme dosage：1.5%，the oil adsorption rate of porous starch：71.34%.The best preheated treatment conditions were as follows：the starch concentration：30%，heating temperature：50 ℃，heating time：15 min，sieving fineness：80 mesh，and the enzymatic hydrolysis conditions were the same as that of the ultrasonic treatment，the oil adsorption rate of porous starch：69.05%.Therefore，two pretreatment methods could be used to prepare the porous starch，but the method of ultrasonic assisted enzymation was superior to the preheated treatment assisted enzymation.

ultrasonic，preheated treatment，porous starch，oil adsorption rate

TS235.2

文章编号：1003－0174（2016）08－0013－04

黑龙江省教育厅科学技术研究项目（12511365）

2014－12－17

张洪微，女，1975年出生，讲师，食品基础原料开发